Grandezze fisiche - Descrizione

In questo appunto verranno affrontati i concetti relativi all'unità di misura, sistema internazionale di misura e tutto ciò che riguarda le 7 grandezze fondamentali di misura del sistema internazionale.

Il concetto di unità di misura

La definizione di unità di misura comune e di un sistema organizzato di grandezze e unità di misura che consenta di potere condividere scale di unità di misura per il gran numero di misure possibili che è appunto il sistema di unità di misura.

Se parliamo di una specie come la lunghezza, guardiamo solo l’unità di misura della lunghezza , in realtà poi il mondo delle misure richiede misure che coinvolgono contemporaneamente più grandezze cioè tutte le grandezze derivate per esempio l’accelerazione (stiamo parlando di metri al secondo quadro). Se parliamo di forza, stiamo parlando di massa per metro al secondo quadrato. Quindi la definizione della singola unità di misura (campionando unità di volume e di superficie) sicuramente rende confrontabili la più grande varietà di grandezze di specie diverse.

L’istituzione del sistema internazionale di misura

Quando una grandezza, usata per descrivere una caratteristica o una proprietà, viene fissata con una unità di misura, diviene possibile sistemare qualunque manifestazione di tale caratteristica o proprietà su una scala di misura. E per tutti i punti di tale scala è possibile definire una relazione di uguaglianza di intervalli o di rapporti, partendo dall’intervallo unitario, che assumono il significato di unità di misura e che riprodotte poi più volte consentono di esprimere le possibili misure su tale scala in termini di un’unica unità di misura. Il primo elemento necessario per poter parlare di misura è stabilire su quale scala andare ad esprimere l’ampiezza che noi stiamo misurando. Questo primo passo lo otteniamo istituendo un sistema di unità di misura.
L’istituzione di un sistema di misura e per una particolare unità di misura, la costruiamo della scala, partendo dalla riproduzione di un numero intero di multipli della scala di misura, che ci consente di realizzare una corrispondenza biunivoca tra la scala di confronto e la specifica grandezza. Biunivoca finché ragionavamo in termini in campo deterministico, ora che abbiamo introdotto il concetto di incertezza, sarà quasi biunivoca, in fatti il valore non sarà rappresentato da un singolo numero ma da una fascia di valori. Quindi la corrispondenza Biunivoca, utilizzando simboli e regole della matematica, è l’ampiezza di una manifestazione di quella grandezza su quell’oggetto o in termini di proprietà del fenomeno. A differenza però dei procedimenti della matematica, la misurazione non consente di intervenire nel risultato esatto (esatto nel senso matematico) che è quel numero che non è un infinitesimo in più e non in meno. La misura esatta è come il numero che inseriamo in una relazione analitica per fare un calcolo di una particolare tipologia. Quindi i numeri che sono associati ad un processo conoscitivo sono comunque diversi da quello che hanno nel procedimento matematico.

Per ulteriori approfondimenti sul sistema di misura internazionale, vedi qui

La scelta delle 7 grandezze di misura

Nel tempo c’è stata un’evoluzione con via via meno incertezze delle definizioni di ogni singola grandezza che ha portato alla nascita del sistema internazionale.
Esso è in possesso di molti requisiti, tra i quali che debba essere omogeneo e assoluto, ed è formato da 7 unità di base che sono state scelte in modo da rappresentare il minor numero possibile unità di base, dalle quali poi è possibile ricavare tutte le unità di misura che sono le grandezze derivate.
Queste 7 grandezze che sono state scelte non sono più importanti di quelle derivate per esempio della forza, o della accelerazione o della intensità di carica; queste sono derivate perché col minor numero possibile, scegliendo quel set di unità di base, consentiva poi di combinarle per ottenere tutte le grandezze derivate. Queste grandezze si chiamano derivate perché sono espresse in funzione delle unità di misura delle grandezze di base, ma non hanno gerarchicamente un’importanza minore.

Le grandezze fisiche

L'analisi dei fenomeni si basa sulle proprietà dei corpi che possono essere misurate.Tali proprietà prendono il nome di grandezze fisiche.La definizione operativa di una grandezza fisica ne specfica l'unità di misura,lo strumento di misura e il metodo di misura.Il sistema metrico è un sistema di misura decimale che prevede quattro grandezze fisiche fondamentali:il metro,il grammo,il litro e il secondo.Alcuni prefissi aumentano o diminuiscono, il valore dell'unità.
Il sistema di misura utilizzato dalla comunità scientifica mondiale è invece il Sistema Internazionale (SI) che comprende sette grandezze fondamentali per le quali sono definiti i campioni e le relative unità di misura.Esse sono:lunghezza,massa,temperatura ,tempo, corrente elettrica, intensità luminosa e quantità di sostanza. Oltre alle grandezze fondamentali esistono le grandezze derivate che scaturiscono dalla combinazione matematica delle sette grandezze fondamentali. Qui di seguito sono elencate le grandezze fondamentali:

• La lunghezza: indica la distanza geometrica tra due punti e serve a misurare le dimensioni lineari dei corpi.La sua unità di misura è il metro (m),sia nel sistema metrico sia nel SI,e lo strumento di misura è l'asta metrica.Le grandezze derivate dalla lunghezza sono la superficie e il volume che consentono respettivamente di misurare l'estensione superficiale e spaziale dei corpi.
• La massa è una grandezza fisica legata alla quantità di materia contenuta in un corpo che non ipende da particolari condizioni in cui essi si trovano.La sua unità di misura nel sistema metico è il grammo (g),mentre nel SI è il chilogrammo (kg) e lo strumento di misura è la bilancia.
• La temperatura è una grandezza fisica che indica lo stato termico di un corpo. Per misurare la temperatura si sfruttano gli effetti che le sue variazioni provocano nei corpi, per esempio, la dilatazione termica. Il termometro è lo strumento di misura della temperatura.
• la mole: è la grandezza fisica che esprime la quantità di materia.
• Il tempo: che è la grandezza fisica che definisce la percezione e rappresentazione della successione degli eventi e il rapporto tra gli stessi.
• La Corrente elettrica o definita anche Intensità di corrente: che è la grandezza fisica che misura la quantità di carica elettrica che va ad attraversare un materiale conduttore nell'unità di tempo
• L'Intensità luminosa: che è la grandezza fisica che permette di andare a definire il flusso luminoso ovvero la potenza luminosa prodotta da una sorgente luminosa.

Un esempio di grandezza derivata è la densità. La densità è una grandezza fisica derivata espressa dal rapporto tra la massa e il volume di un corpo.La sua unità di misura nel SI è il kg/m3.